JP2917764B2 - 冷房装置用蒸発器 - Google Patents

冷房装置用蒸発器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷凍サイクルに使用さ
れる冷房装置用蒸発器に関し、特に複数の冷媒流路を並
列に接続した冷房装置用蒸発器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、蒸発器として、２枚の平板状
のコアプレートを重ね合わせて冷媒が通る冷媒流路を形
成したコアと、フィンとを交互に複数段積層したものが
ある。このような蒸発器では、各冷媒流路への冷媒の分
配が不均一になることから、例えば、特公昭５８−４１
４２９号公報にあるものが知られている。この蒸発器
は、コアプレートに固定の絞りを構成する細長い微小流
路を形成したもので、凝縮器で凝縮液化された冷媒をそ
のまま蒸発器に送り、各コア毎の固定の絞りで各冷媒流
路への冷媒の量が均一になるように分配すると共に、減
圧させるようにしたものである。
【０００３】一方、冷凍システムにおいて、性能向上を
図るために、レシーバ以降に発生する冷房に関与しない
ガス冷媒を極力少なくし、有効冷媒を増すために、レシ
ーバの出口の高温配管と、蒸発器と感温筒の間の低温配
管との間で熱交換させる熱交換部を設けた、いわゆるス
ーパクールを持たせたものが提案されている（１９８５
年３月１５日発行の日本電装公開技報４０−０７６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の固定の絞りを設けた蒸発器では、気液二相の状
態の冷媒がこの固定の絞りに流入すると、冷媒の均一な
分配を達成できない。即ち、ガス状態の冷媒が多く通過
する固定の絞りと、液体状態の冷媒が多く通過する固定
の絞りとが生じてしまうという問題がある。
【０００５】そこで、前記固定の絞りを設けた蒸発器を
前記冷凍サイクルに用いて、熱交換部により、レシーバ
以後の冷媒を、蒸発器を通過した低温冷媒により冷却し
て、スーパクールを持たせることにより、液体状態の冷
媒を増加させ、固定の絞りによる冷媒の分配がより均一
になるようにすることも考えられる。
【０００６】しかし、冬期のように、室内温度が室外温
度より高く、凝縮器を冷却する空気温度が０〜１０度と
低い場合や、過渡的運転状態のときのようなレシーバ内
の液不足から蒸発器に供給される冷媒量が不足している
場合には、蒸発器の出口温度が上昇し、熱交換部による
冷媒の冷却が十分にできない場合があった。あるいは、
蒸発器の出口の冷媒温度がレシーバを通過した冷媒温度
よりも高くなり、逆にレシーバを通過した冷媒を蒸発さ
せてしまい、蒸発器の性能を大幅に低下させてしまう場
合があるという問題があった。
【０００７】また、前記蒸発器では、凹部を設けた２枚
の平板状のコアプレートに固定の絞りを形成している
が、分配を均一にするためには、この複数の固定絞りが
正確な同一の断面積に形成されないと、逆に不均一分配
の原因になってしまう。例えば、コアプレートは２枚が
ロー付により接合されるので、ロー材がこの固定の絞り
に流れ込んで、正確な断面積を有する同一の固定絞りの
形成が容易でないといった製造上の問題があった。
【０００８】そこで本発明は上記の課題を解決すること
を目的とし、冷房性能の低下を招くことなく、各冷媒流
路に冷媒を均一に分配することができる冷房装置用蒸発
器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成すべ
く、本発明は課題を解決するための手段として次の構成
を取った。即ち、冷媒を循環させる冷凍サイクルでの減
圧弁の下流に設けられる冷房装置用蒸発器において、流
入流路と流出流路とを複数の冷媒流路により並列に接続
した蒸発部を備え、また、前記減圧弁と前記流入流路と
を連通する被冷却流路と、前記流出流路に接続され前記
冷媒を出口に導く冷却流路との間で熱交換可能に形成さ
れた熱交換部を備え、かつ、前記熱交換部の被冷却流路
よりも下流側の前記冷媒流路に第１絞りを介装すると共
に、少なくとも前記熱交換部と前記第１絞りとを迂回す
るバイパス流路に第２絞りを設けたことを特徴とする冷
房装置用蒸発器の構成がそれである。
【００１０】また、前記バイパス流路は前記減圧弁と前
記熱交換部との間から分岐した構成としてもよく、ま
た、前記バイパス流路は前記減圧弁の上流から分岐され
る構成としてもよく、前記バイパス流路に上流側と下流
側との圧力差が一定値以上になったときに閉弁する開閉
弁を介装した構成としてもよい。更に、気液二相の前記
冷媒をそれぞれ気体と液体とに分離する気液分離器を前
記減圧弁と前記熱交換部との間の前記被冷却流路に介装
し、前記気液分離器により分離された前記液体の冷媒が
前記バイパス流路に流入可能に接続して分岐した構成と
してもよい。
【００１１】あるいは、前記バイパス流路が、前記第１
絞りを通過した前記冷媒のジェット噴流の発生を防止可
能に、前記第１絞りの下流側で前記被冷却流路に合流す
る構成や、前記第１絞りを通過した前記冷媒のジェット
噴流が衝突する壁を形成した構成としてもよい。
【００１２】
【作用】前記構成を有する冷房装置用蒸発器は、第１絞
りと第２絞りとにより、被冷却流路とバイパス流路とに
それぞれ分流され、冷媒の一部は被冷却流路を通り、第
１絞りにより減圧された後、また、バイパス流路に流入
した冷媒は、第２絞りにより減圧された後、合流されて
蒸発部の流入流路に流入する。
【００１３】そして、流入流路から各冷媒流路に冷媒が
分配されて、各冷媒流路を通過する際に熱交換が行わ
れ、流出流路から冷却流路に流入する。熱交換部の冷却
流路と被冷却流路との間で熱交換が行われ、被冷却流路
内の冷媒が冷却されて、液化が促進される。特に冬季に
冷房装置を作動させた場合、熱交換部の冷却流路と被冷
却流路の圧力差が小さいので、冷却流路に入る冷媒の加
熱度が異常に高くなるような現象がおきると、被冷却流
路の冷媒が加熱され、冷媒の体積が増加して被冷却流路
を流れる冷媒量が減少するが、バイパス流路によって必
要な冷媒の量が確保される。
【００１４】開閉弁を介装した場合、負荷が大きいとき
にバイパス流路の上流側と下流側との圧力差が一定値以
上になると、開閉弁が閉弁してバイパス流路を遮断し
て、被冷却流路にのみ冷媒が流れるようにして冷却性能
を向上させる。気液分離器を設けた場合、気液分離器が
気液二層状態の冷媒を気体と液体とに分離し、液体をバ
イパス流路に気体を被冷却流路に分けるので、冬季時に
バイパス流路を通る冷媒量がより多く確保できる。
【００１５】バイパス流路が、ジェット噴流の発生を防
止するように接続されると、第１絞りを通過した後の冷
媒によるジェット噴流の発生が抑制されて、騒音の発生
が防止され、また、ジェット噴流が衝突する壁を形成す
ると、第１絞りを通過した冷媒のジェット噴流による騒
音の発生が防止される。
【００１６】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。図１は本発明の一実施例である蒸発器を適用
した冷凍サイクルの概略構成図である。１はコンプレッ
サで、車両用に適用された場合にはコンプレッサ１は図
示しない内燃機関で回転駆動され、コンプレッサ１はガ
ス状の冷媒を圧縮して凝縮器２に送り、凝縮器２はこの
冷媒を外部の空気により冷却して液状の冷媒としてレシ
ーバ４に送るように接続されている。
【００１７】レシーバ４は冷媒を一時蓄えると共に、冷
媒中の塵や水分を取り除くものである。そして、レシー
バ４を出た冷媒は、膨張弁６に送られ、膨張弁６は、送
られてきた冷媒を減圧させるものである。また、この膨
張弁６は、図２に示すように、弁７の移動により、その
開度を調節可能な構成のものである。尚、本実施例で
は、膨張弁６が減圧弁として働くが、減圧弁は開度が調
節可能なものに限らず、固定絞り弁であっても実施可能
である。
【００１８】膨張弁６は、弁７が、ばね１０により閉弁
方向に付勢力Ｐs により付勢されると共に、弁７の一端
がダイヤフラム１２に係合されている。更に、後述する
蒸発器１６の下流側に設けられた感温筒８を備え、蒸発
器１６の下流側の冷媒温度が上昇すると、感温筒８内の
圧力Ｐf が上昇し、即ち冷房負荷が増加すると、この圧
力Ｐf がキャピラリーチューブ１４を介してダイヤフラ
ム１２の一側に作用して、弁７を開弁方向に移動して、
冷媒の量を大きくするように開度が調節されるよう構成
されている。
【００１９】また、膨張弁６には、蒸発器１６の下流側
の冷媒圧力Ｐ0 をダイヤフラム１２の他側に導入する外
均管１７が設けられており、弁７による開度は、前記ば
ね１０の付勢力Ｐs と外均管１７からの圧力Ｐ0 及びキ
ャピラリーチューブ１４からの圧力Ｐf の釣合（Ｐf ＝
Ｐs ＋Ｐ0 ）により、蒸発器１６の下流側での冷媒圧力
と冷媒温度を補償するように構成されている。
【００２０】前記膨張弁６から出た冷媒は、蒸発器１６
に送られた後、ガス状の冷媒となってコンプレッサ１に
吸い込まれるように接続されている。蒸発器１６は、蒸
発部１８と熱交換部２０とを備えており、蒸発部１８
は、図３に示すように、流入流路２２と流出流路２４と
を備えている。そして、両流路２２，２４は複数の並列
に接続された冷媒流路２６により連通されており、冷媒
流路２６を通る冷媒と、車室内に供給される空気との間
で熱交換が行われるように構成されている。
【００２１】一方、前記膨張弁６と蒸発部１８の流入流
路２２とを連通する被冷却流路２８を備え、この被冷却
流路２８の下流側には第１絞り３０が形成されている。
また、一端が蒸発部１８の流出流路２４に接続された冷
却流路３２を備えており、冷却流路３２の他端は出口孔
３４を介して、排出流路３６に接続されている。第１絞
り３０の上流側の被冷却流路２８と冷却流路３２との冷
媒の間で、熱交換が可能にされて熱交換部２０が形成さ
れている。
【００２２】排出流路３６には、前記感温筒８、及び外
均管１７が取り付けられており、排出流路３６は出口孔
３４から排出された冷媒をコンプレッサ１に導出するよ
うに接続されている。更に、膨張弁６と熱交換部２０と
の間の被冷却流路２８に、バイパス流路３８の一端が接
続されて分岐されており、このバイパス流路３８の他端
は、第１絞り３０よりも下流側の被冷却流路２８に接続
されて合流されている。また、バイパス流路３８には、
第２絞り４０が介装されている。
【００２３】次に、前述した蒸発器１６、特に熱交換部
２０の具体的な構成について図４〜９によって説明す
る。図４に示すように、冷媒流路２６が形成されたコア
プレート４２がフィン４４を挟んで複数積層されて蒸発
部１８が形成されている。また、第１、第２の側板４
６，４８の間に複数組の第１、第２プレート５０，５２
が積層されており、１組の両プレート５０，５２は対称
の形状をしている。
【００２４】第１、第２プレート５０，５２には、波型
の凹凸が多数形成されており、積層することにより、図
８に示すように、第１プレート５０の内側と第２プレー
ト５２の内側との間に多数の第１流路５４が形成され
る。また、同様に、第２プレート５２の外側と第１プレ
ート５０の外側との間に多数の第２流路５６が形成され
るように構成されている。
【００２５】そして、図５，７に示すように、第１の側
板４６及び一部の第１プレート５０の上方には、入口孔
５７及び流入孔５８が形成されている。この流入孔５８
は、前記第１流路５４と連通するように構成されてお
り、第１流路５４は、第１、第２プレート５０，５２の
下方に形成された第１連通孔６０に接続されている。
【００２６】また、第１プレート５０のうち、第２の側
板４８側に設けられている一枚の第１プレート５０ａに
は、第１連通孔６０に代えて、オリフィスにより形成さ
れた第１絞り３０が設けられている。この第１絞り３０
は、第２プレート５２の第１連通孔６０及び第２の側板
４８に形成された第１接続孔６２を介して、蒸発部１８
の流入流路２２に接続されている。前記流入孔５８、第
１流路５４、第１連通孔６０、第１接続孔６２により、
図３に示す被冷却流路２８を形成している。
【００２７】更に、図９に示すように、第１、第２プレ
ート５０，５２及び第２の側板４８の下方には、蒸発部
１８の流出流路２４に連通する第２接続孔６３，６４が
形成されており、この第２接続孔６３，６４は第２流路
５６と連通するように構成されている。そして、図７に
示すように、第２流路５６は第１、第２プレート５０，
５２及び第１の側板４６の上方に形成された流出孔６６
及び出口孔３４に接続されている。
【００２８】前記第２接続孔６３，６４、第２流路５
６、流出孔６６により冷却流路３２が形成されている。
そして、被冷却流路２８及び冷却流路３２を通る冷媒間
で、第１、第２プレート５０，５２を介して、熱交換可
能にされた熱交換部２０が形成されている。
【００２９】一方、図７に示すように、前記一枚の第１
プレート５０ａには、流入孔５８に代えて、オリフィス
により形成された第２絞り４０が設けられており、第２
絞り４０は、第２プレート５２の流入孔５８を介して、
第２プレート５２と第２の側板４８との間に形成された
第３流路６８に連通されている。
【００３０】この第３流路６８は、図９に示すように、
第２の側板４８の前記第１接続孔６２に連通されて、被
冷却流路２８に接続され、この流入孔５８、第３流路６
８によりバイパス流路３８が形成されている。次に、前
述した本実施例の冷房装置用蒸発器の作動について、冷
凍サイクルの作動と共に説明する。
【００３１】まず、夏期における冷凍サイクルを、図１
２に示すモリエル線図と共に説明する。コンプレッサ１
の駆動により、ガス状の冷媒が吸入されて圧縮され（ｆ
点−ｇ点間）、凝縮器２に送られる。凝縮器２では、冷
媒と空気との間で熱交換を行い、高温の冷媒を空気によ
り冷却して（ｇ点−ａ点間）、液状の冷媒としてレシー
バ４に送る。
【００３２】レシーバ４に送られた冷媒は、一時蓄えら
れて、膨張弁６に送られる。膨張弁６は、蒸発器１６の
下流側のキャピラリーチューブ１４を介して検出される
感温筒８の圧力Ｐf と、ばね１０の付勢力Ｐs 及び外均
管１７を介して検出される蒸発器１６の下流の冷媒圧力
Ｐ0 との釣合により、その開度が調節される。
【００３３】膨張弁６を通過した冷媒は、その開度に応
じて流量が調節されると共に減圧されて（ａ点−ｂ点
間）、蒸発器１６の入口孔５７に送られる。入口孔５７
から流入孔５８に流入した冷媒の一部Ｇ1 は、第１流路
５４に沿って下降し、第１連通孔６０に達する（ｂ点−
ｃ点間）。その後、第１絞り３０を介して、被冷却流路
２８から蒸発部１８の流入流路２２に送られる（ｃ点−
ｄ1 点間）。
【００３４】一方、第１絞り３０及び第２絞り４０の開
度に応じて分流され、流入孔５８に流入した冷媒の一部
Ｇ2 は、第２絞り４０を通り（ｂ点−ｄ2 点間）、第３
流路６８（バイパス流路３８）に流入し、第１接続孔６
２で被冷却流路２８と合流してから蒸発部１８の流入流
路２２に送られる（被冷却流路２８の冷媒Ｇ1 はｄ1点
−ｄ3 点間、バイパス流路３８の冷媒Ｇ2 はｄ2 点−ｄ
3 点間）。
【００３５】蒸発部１８の流入流路２２に送られた冷媒
は、流入流路２２を通って、各冷媒流路２６に分岐され
る。冷媒が冷媒流路２６内にあるときには、冷媒（Ｇ1
＋Ｇ2 ）と空気との間で各コアプレート４２を介して熱
交換が行われて、車室内へ供給される空気が冷却される
（ｄ3 点−ｅ点間）。
【００３６】冷媒流路２６を通って流出流路２４に送ら
れた冷媒は、第２接続孔６３，６４に流入し、第２接続
孔６３，６４から第２流路５６に送られる。この第２流
路５６（冷却流路３２）を流れる冷媒と、前記第１流路
５４（被冷却流路２８）を流れる冷媒との間で熱交換が
行われて、第１流路５４を流れる冷媒が冷却される。
【００３７】第２流路５６を通過する際に冷媒は加熱さ
れて（ｅ点−ｆ点間）、過熱蒸気となり、また、第１流
路５４の冷媒Ｇ1 は冷却されて（ｂ点−ｃ点間）、膨張
弁６の通過により気液二相状態となっている冷媒が、液
状の冷媒にされる。これにより、第１流路５４を流れる
冷媒の液化が促進され、液状の単相の冷媒となって蒸発
部１８の流入流路２２に送られる。その際、各冷媒流路
２６には、冷媒が均等に分配され、各コアプレート４２
の間を通る空気に冷却むらが生じるのを防止される。即
ち、冷媒はほぼ液状の単相の状態であり、分配のための
絞り等を設けなくても、流入流路２２から各冷媒流路２
６に冷媒がほぼ均等に分配される。そして、第２流路５
６から出口孔３４に送られた冷媒は、排出流路３６から
コンプレッサ１に送られる。
【００３８】前述した実施例において、例えば、凝縮器
２の圧力Ｐ1 ＝１ＭＰａ、蒸発部１８の圧力Ｐ3 ＝０．
３ＭＰａとすると、被冷却流路２８の圧力Ｐ2 は０．６
ＭＰａとなる。また、第１絞り３０及び第２絞り４０を
同じ絞り直径（２．６ｍｍ）として、図１２に示す各点
における乾き度ｘを試算すると、膨張弁６への流入前の
ａ点ではｘa ＝０、膨張弁６の出口側のｂ点ではｘb ＝
０．３、第１絞り３０への流入前のｃ点ではｘc ＝０
（過冷却度５℃）となる。また、第１絞り３０からの流
出後のｄ1 点ではｘd1＝０．０５、第２絞り４０からの
流出後のｄ2 点ではｘd2＝０．２５、合流後の流入流路
２２の入口側のｄ3 点ではｘd3＝０．１１となる。
【００３９】また、本実施例では、第１絞り３０及び第
２絞り４０の前後の差圧△Ｐが０．３ＭＰａであると、
その流量は図１０、１１に示すようになる。被冷却流路
２８を通る冷媒Ｇ1 は、冷却流路３２により冷却される
ことから、その乾き度はｘc＝０（過冷却度５℃）であ
り、この冷媒Ｇ1 と、乾き度ｘ＝０の冷媒との重量流量
比は、１．０となる。そして、バイパス流路３８を通る
冷媒Ｇ2 は、膨張弁６の出口側と同じ乾き度ｘb ＝０．
３であり、この冷媒Ｇ2 と、乾き度ｘ＝０の冷媒との重
量流量比は、約０．４となる。即ち、前後の差圧が同じ
であると、乾き度ｘが大きい冷媒は、絞りを通過する重
量が少なくなる。
【００４０】被冷却流路２８を通る冷媒Ｇ1 は、冷却さ
れて乾き度ｘが小さいので、バイパス流路２８よりも冷
媒が通り易くなる。被冷却流路２８を１．０、バイパス
流路３８を０．４の構成で冷媒が流れることになるの
で、被冷却流路２８を、冷媒の約７０％（重量％、以下
同じ）が通過する。そして、両流路２８，３２からの冷
媒が合流して、流入流路２２に流入する冷媒の乾き度は
前述したように、ｘd3＝０．１１となる。
【００４１】このように、流入流路２２に流入する冷媒
の乾き度ｘを小さく押さえることができ、各冷媒流路３
４に冷媒をほぼ均等に分配することができる。この乾き
度ｘは０．２以下に押さえることが好ましく、０．２以
下であると、ほぼ均等に分配することができる。
【００４２】尚、膨張弁６は、感温筒８及び外均管１７
を介して、蒸発器１６の下流の冷媒温度及び冷媒圧力Ｐ
0 を検出し、蒸発器１６の下流側のｆ点での冷媒圧力と
冷媒温度を補償するようにその開度が調節される。よっ
て、蒸発器１６内に、第１絞り３０及び第２絞り４０を
設けても、膨張弁６の開度が調節されるので、膨張弁６
ではａ点−ｂ点間の減圧が行われ、第１絞り３０ではｃ
点−ｄ1 点間の減圧が行われ、そして、第２絞り４０で
はｂ点−ｄ2 点間の減圧が行われる。
【００４３】このような、蒸発器１６の下流の冷媒圧力
及び冷媒温度を検出してその開度が調節される膨張弁６
が用いられている冷凍サイクルであれば、その既設の蒸
発器を前述した本実施例の蒸発器１６に交換することが
でき、交換後には前述した冷凍サイクルが同様に実行さ
れる。
【００４４】一方、近年の車両の空調にあっては、冬期
であっても、冷凍サイクルを実行し、空気を除湿した
後、図示しないヒータにより加熱する。冬期の場合のよ
うに、凝縮器２を通過する空気温度が０〜１０度と低い
場合には、図１３の概略構成図、及び図１４に示すモリ
エル線図のように、コンプレッサ１で圧縮（ｆ点−ｇ点
間）された冷媒は、凝縮器２に送られ、熱交換されて、
冷媒が冷却されて液状の冷媒とされる（ｇ点−ａ点
間）。しかし、凝縮器２では外気温度が低いために、液
化が促進され、冷媒が溜る傾向になり、また、凝縮器２
の出口の圧力が低くなってしまう。
【００４５】液化された冷媒は、レシーバ４を通り、膨
張弁６により減圧され（ａ点−ｂ点間）、被冷却流路２
８に送られる。その後、第１絞り３０を介して蒸発部１
８の流入流路２２に送られる（ｃ点−ｄ1 点間）。この
際、供給される冷媒の圧力が低く、冷媒の量も少ない。
そして、流入流路２２に送られた冷媒は、各冷媒流路２
６に分配されて、空気との間で熱交換を行う。図示しな
いヒータにより加熱されている室内の空気温度は、例え
ば２５℃と高く、冷媒は過熱蒸気となって、流出流路２
４に送られる。
【００４６】そして、流出流路２４から熱交換部２０の
冷却流路３２に送られた冷媒は、被冷却流路２８の冷媒
との間で熱交換を行うが、その際、冷却流路３２の冷媒
の温度の方が高く、被冷却流路２８の冷媒は加熱されて
しまう（ｂ点−ｃ点間）。また、冷却流路３２の冷媒は
冷却されてしまう（ｅ点−ｆ点間）。
【００４７】被冷却流路２８の冷媒が加熱されると、冷
媒の気化が促進され、被冷却流路２８を通過し難くな
る。尚、冷却流路３２の冷媒は冷却されてしまうため、
感温筒８により検出される冷媒温度が低下し、膨張弁６
の開度が減少して流量が低下してしまう。
【００４８】よって、膨張弁６を通過した冷媒は、その
多くの量が、第２絞り４０を介してバイパス流路３８に
流入し、第１絞り３０よりも下流の被冷却流路２８の冷
媒に合流して、蒸発部１８の流入流路２２に流入する。
バイパス流路３８を通る冷媒Ｇ2 の乾き度は０に近い液
状であり、しかも、このバイパス流路３８を通る冷媒Ｇ
2 の量が多いので、被冷却流路２８を通った冷媒Ｇ1 と
合流しても、流入流路２２には、乾き度ｘが低い冷媒が
供給され、流入流路２２から各冷媒流路２６にほぼ均等
に分配される。
【００４９】凝縮器２の圧力Ｐ1 を０．４ＭＰａ、被冷
却流路２８の圧力Ｐ2 を０．３５ＭＰａ、蒸発部１８の
圧力Ｐ3 を０．３ＭＰａ、膨張弁６への流入前のａ点で
の乾き度ｘa を０．１と仮定する。各点における乾き度
ｘを試算すると、図１４に示すように、膨張弁６の出口
側のｂ点ではｘb ＝０．１１、第１絞り３０への流入前
のｃ点ではｘc ＝０．５となる。また、第１絞り３０か
らの流出後のｄ1 点ではｘd1＝０．５１、第２絞り４０
からの流出後のｄ2 点ではｘd2＝０．１５となる。
【００５０】また、図１１に示すように、被冷却流路２
８を通る冷媒Ｇ1 は、加熱されることから、その乾き度
はｘc ＝０．５となり、この冷媒Ｇ1 と、乾き度ｘ＝０
の冷媒との重量流量比は、約０．３となる。そして、バ
イパス流路３８を通る冷媒Ｇ2 は、膨張弁６の出口側と
同じ乾き度ｘb ＝０．１１であり、この冷媒Ｇ2 と、乾
き度ｘ＝０の冷媒との重量流量比は、約０．６となる。
【００５１】被冷却流路２８を通る冷媒Ｇ1 は、加熱さ
れてその乾き度ｘが大きくなるので、バイパス流路２８
よりも冷媒が通り難くなる。被冷却流路２８を０．３、
バイパス流路３８を０．６の構成で冷媒が流れることに
なるので、被冷却流路２８を、冷媒の約３０％が通過
し、バイパス流路２８を約７０％が通過する。そして、
両流路２８，３８からの冷媒が合流して、バイパス流路
２８を通過する冷媒の乾き度は低くその量が多いことか
ら、流入流路２２に流入する冷媒の乾き度ｘを小さく押
さえることができ、各冷媒流路３４に冷媒をほぼ均等に
分配することができる。
【００５２】次に、前述した実施例とは異なる第２実施
例について、図１５によって説明する。尚、前述した実
施例と同じ部材については同一番号を付して詳細な説明
を省略する。以下同様。第２実施例では、バイパス流路
３８をレシーバ４と膨張弁６との間から分岐させてい
る。この場合でも、前述した冬期の運転時のように、被
冷却流路２８を通る冷媒が冷却流路３２を通る冷媒によ
り加熱され、冷媒体積が増加し、また、膨張弁６の開度
が減少して、被冷却流路２８を通る冷媒量が少なくなっ
た場合でも、膨張弁６の上流側の液状の冷媒がバイパス
流路３８、第２絞り４０を介して蒸発部１８に供給され
る。よって、冷房性能の低下を招くことなく、各冷媒流
路３４に冷媒をほぼ均一に分配することができる。
【００５３】次に、第３実施例について、図１６〜図１
９によって説明する。第１、第２の側板８０，８２の間
に複数組の第１、第２プレート８４，８６が積層されて
おり、１組の両プレート８４，８６は対称の形状をして
いる。第１の側板８０の上側には、入口孔８８と出口孔
９０とが形成されており、第１プレート８４には、図１
７に示すように、入口孔８８と出口孔９０とに対応して
流入孔９２と流出孔９４とが穿設されている。尚、第２
プレート８６についても同様である。
【００５４】また、第２の側板８２には、更にキャピラ
リプレート９６と仕切板９８とが積層されており、図１
８に示すように、キャピラリプレート９６には、流入孔
９２に対応して貫通孔１００が穿設されている。第１、
第２プレート８４，８６、第２の側板８２、キャピラリ
プレート９６には、その上側に連通孔１０２，１０４，
１０６が穿設されており、キャピラリプレート９６の貫
通孔１００と連通孔１０６とが、キャピラリプレート９
６と仕切板９８と間に形成された流路１０３により連通
されている。
【００５５】第１プレート８４の下側には、図１７に示
すように、供給孔１０８と接続孔１１０とが形成されて
おり、第２プレート８６についても同様である。また両
プレート８４，８６には、波型の凹凸が多数形成され
て、第１プレート８４の内側と第２プレート８６の内側
との間に、連通孔１０２と供給孔１０８とを連通する多
数の第１流路１１２が形成されている。そして、第１プ
レート８４の外側と第２プレート８６の外側との間に、
流出孔９４と接続孔１１０とを連通する多数の第２流路
１１４が形成されている。
【００５６】また、キャピラリプレート９６の下側に
は、第１接続孔１１６と第２接続孔１１８とが穿設され
ており、第２接続孔１１８は第２の側板８２に穿設され
た図示しない貫通孔を介して第１、第２プレート８４，
８６の接続孔１１０に連通されている。
【００５７】そして、キャピラリプレート９６には、第
２の側板８２に穿設された図示しない貫通孔を介して第
１、第２プレート８４，８６の供給孔１０８に連通した
連通孔１２０が形成されている。この連通孔１２０と第
１接続孔１１６とがキャピラリプレート９６を窪ませて
仕切板９８との間に形成された第１キャピラリ流路１２
２により連通されており、貫通孔１００と第１接続孔１
１６とがキャピラリプレート９６を窪ませて仕切板９８
との間に形成された第２キャピラリ流路１２４により連
通されている。
【００５８】更に、仕切板９８と第３の側板１２６との
間には、複数のコアプレート１２８，１３０がフィン１
３１を挟んで複数積層されて蒸発部１８が形成されてい
る。そして、図１９に示すように、コアプレート１２８
の下側には、流入孔１３２と流出孔１３４とが形成され
ており、両コアプレート１２８，１３０は対称の形状で
ある。この流入孔１３２により流入流路２２が形成され
ると共に、流出孔１３４により流出流路２４が形成され
ている。
【００５９】各両コアプレート１２８，１３０の間に
は、流入孔１３２と流出孔１３４とを連通する逆Ｕ字状
の冷媒流路２６が形成されている。流入孔１３２は第１
接続孔１１６に対応して、また流出孔１３４は第２接続
孔１１８に対応して形成されている。
【００６０】前記流入孔９２、貫通孔１００、流路１０
３、連通孔１０６、連通孔１０２、第１流路１１２、供
給孔１０８、連通孔１２０、第１接続孔１１６により被
冷却流路２８が形成されており、接続孔１１０、第２接
続孔１１８、第２流路１１４、流出孔９４により冷却流
路３２が形成されている。そして、第１キャピラリ流路
１２２が第１絞りとして働き、第２キャピラリ流路１２
４が第２絞りとして働く。
【００６１】前述した実施例では、第１絞り及び第２絞
りは、オリフィスで構成したが、これに限らず、所定断
面積の細い流路である第１，第２キャピラリ流路１２
２，１２４で構成しても、前述した実施例と同様に実施
可能である。次に、第４実施例について、図２０〜図２
４によって説明する。
【００６２】第４実施例では、バイパス流路３８に図２
０に示す開閉弁１４０を介装している。開閉弁１４０
は、弁本体１４２に形成された弁座１４４と弁本体１４
２内に挿入されたストッパ１４６との間で移動可能な球
弁１４８を備え、球弁１４８は、弁本体１４２に内装さ
れたスプリング１５０の付勢力により、リング１５２を
介して弁座１４４から離間する方向に付勢されている。
【００６３】開閉弁１４０は、球弁１４８の上流側の圧
力と下流側の圧力との圧力差が所定値以上（例えば、
０．２５ＭＰａ以上）になったときに、スプリング１５
０の付勢力に抗して球弁１４８が弁座１４４に着座して
閉弁し、バイパス流路３８を遮断する。そして、圧力差
が所定値以下（例えば、０．２ＭＰａ以下）になったと
きには、スプリング１５０の付勢力により球弁１４８が
弁座１４４から離間して開弁し、バイパス流路３８を連
通するように構成されている。
【００６４】また、開閉弁１４０は、図２１に示すよう
に、弁座１４４をテーパ孔状に形成すると共に、下流側
にオリフィス１５４を備えた構成としてもよい。そし
て、開弁時に球弁１４８と弁座１４４との間の開口面積
ａとオリフィス１５４の開口面積ｂとか同じになるよう
に形成して、球弁１４８の後方の中間圧Ｐが上流側の圧
力ＰH と下流側の圧力ＰL との中間の圧力になるように
する。
【００６５】これにより、閉弁時に、球弁１４８が閉弁
方向に動くと、球弁１４８と弁座１４４との間の開口面
積ａが減少し、中間圧Ｐが下流側の圧力ＰL に近づくた
め、閉弁方向の作用力が大きくなり、急速に閉弁する。
また、図２２に示すように、開弁時に、球弁１４８が開
弁方向に動くと、中間圧Ｐが急速に上昇するため、スプ
リング１５０の付勢力と共に球弁１４８を弁座１４４か
ら離間させ、急速に開弁する。図２３に示すように、小
さい圧力変動に対して速やかに作動し、しかも、安定し
た状態を維持できる。
【００６６】この開閉弁１４０を設けることにより、夏
期等の冷房負荷が中負荷から高負荷のときには、バイパ
ス流路３８の上流側と下流側との圧力差が大きくなるの
で、開閉弁１４０が閉弁して、冷媒を被冷却流路２８に
のみ流す。これにより、バイパス流路３８を介してガス
の混入した液冷媒が供給されなくなるので、冷房性能を
最大限に発揮できるようになる。
【００６７】そして、冬期などの冷房負荷が小さいとき
には、バイパス流路３８の上流側と下流側との圧力差が
小さくなるので、開閉弁１４０が開弁して、バイパス流
路３８を介して液状の冷媒が蒸発部１８に供給され、必
要冷媒流量を確保する。開閉弁１４０は、前述した図１
のバイパス流路３８を膨張弁６の下流で分岐させた実施
例の場合でも、また、図１５に示すバイパス流路３８を
膨張弁６の上流で分岐させた第２実施例の場合でも、バ
イパス流路３８に設けることにより同様に実施可能であ
る。
【００６８】尚、図１５に示す第２実施例の場合では、
図２４に示すように、膨張弁６を第１の側板８０に取付
けると共に、開閉弁１４０を膨張弁６に一体的に取り付
ける。そして、接続配管１５６，１５８を接続したブロ
ックジョイント１６０を膨張弁６の側面に取り付ける構
成とすることにより、取付が容易になると共に、省スペ
ースを図ることができる。
【００６９】次に、第５実施例について、図２５，図２
６によって説明する。この第５実施例では、膨張弁６と
熱交換部２０との間の被冷却流路２８に気液二相の冷媒
を気体と液体に分離する気液分離器１６２を介装し、気
液分離器１６２により分離された液体がバイパス流路３
８に流入するように、バイパス流路３８の一端を接続す
る。尚、バイパス流路３８には、第２絞り４０を介装す
るだけでなく、前述した開閉弁１４０を介装した構成で
あっても実施可能である。
【００７０】前述した図１６から図１８に示したよう
に、第１，第２プレート８４，８６及び第２の側板８２
の流入孔９２（一部のみ図示する）を通過した冷媒が、
キャピラリプレート９６の貫通孔１００を通り、流路１
０３を通って連通孔１０６に流入する際に、冷媒が仕切
板９８に衝突する。その際、液状の冷媒は重力により第
２キャピラリ流路１２４に流入し、ガス状の冷媒が連通
孔１０６に流入し、ガス状の冷媒と液状の冷媒に分離す
るように、気液分離器１６２が構成されている。
【００７１】この気液分離器１６２の作動を図２６に示
すモリエル線図と共に説明すると、気液分離器１６２で
分離された液状の冷媒Ｇ2 は、バイパス流路３８を通
り、第２絞り４０により減圧された後、被冷却流路２８
と合流されて蒸発部１８に送られる（ｂ点−ｄ2 点−ｄ
3 点間）。また、気液分離器１６２により分離されたガ
ス状の冷媒Ｇ1 は被冷却流路２８を通って熱交換されて
液化され、第１絞り３０により減圧された後、バイパス
流路３８と合流されて蒸発部１８に送られる（ｂ点−ｃ
点−ｄ1 点−ｄ3 点間）。
【００７２】よって、蒸発部１８に送られる冷媒（Ｇ1
＋Ｇ2 ）は、気液分離器１６２を用いていない前述した
実施例の図１２の場合に比べ、その乾き度がより小さく
されるので、冷媒がより均一に冷媒流路２６に分配され
る。次に、第６実施例について、図２７から図３３によ
って説明する。
【００７３】前述したように冬期や過渡的運転状態のと
きには、被冷却流路２８を通る冷媒Ｇ1 がガス状である
場合がある。その場合、第１絞り３０を高速でガス状の
冷媒が通過するので、噴流音を発生する場合がある。そ
こで、前述したキャピラリプレート９６に代えて図２８
に示すオリフィスプレート１６６を積層した構成とし、
オリフィスプレート１６６に形成した第１絞り３０の直
後に第２絞り４０を形成して、合流させるように構成す
る。図２９に示すように、第１絞り３０の出口に対して
第２絞り４０の位置Ｌを第１絞り３０の絞り径Ｄの５倍
以内になるように配置するのが好ましい。尚、図２８は
図１８に対して裏側から見た状態を図示している。
【００７４】また、第１絞り３０及び第２絞り４０に前
述した第１，第２キャピラリ流路１２２，１２４を用い
た場合には、図３０，図３１に示すように、キャピラリ
プレート１６８に形成した第１キャピラリ流路１２２と
第２キャピラリ流路１２４とを、第１キャピラリ流路１
２２からのジェット噴流を第２キャピラリ流路１２４か
らの液状の冷媒により破壊するように合流させる。この
際、第１キャピラリ流路１２２の流出方向と第２キャピ
ラリ流路１２４の流出方向とが直交するように構成する
のが好ましい。尚、図３０は図１８に対して裏側から見
た状態を図示している。
【００７５】更に、第２キャピラリ流路１２４を第１キ
ャピラリ流路１２２の途中で合流させる場合には、図３
２、図３３、図１８に示すように、ジェット噴流が成長
しないように、第１キャピラリ流路１２２の合流以後の
流路１２２ａを液状の冷媒とガス状の冷媒が混合し、液
状の冷媒がガス状の冷媒で加熱されて蒸発して液状の冷
媒がなくなってしまわない程度の距離（例えば５０ｍｍ
以下程度）にするのが好ましい。
【００７６】これにより、第１絞り３０により生ずるジ
ェット噴流を、バイパス流路２８からの液状の冷媒Ｇ2
により破壊して、騒音の低下を図ることができる。次
に、第６実施例とは異なる構成で騒音の防止を図った第
７実施例について、図３４から図３６によって説明す
る。
【００７７】まず、図３４に示すように、第１絞り３０
としてオリフィスを用いた場合には、第１絞り３０の流
出方向に対向して壁１７０を、第１絞り３０から、絞り
径Ｄの５倍以内の距離に形成し、ジェット噴流が壁１７
０に衝突するようにする。また、図３５、図３６に示す
ように、第１絞り３０として第１キャピラリ流路１２２
を用いた場合には、第１キャピラリ流路１２２からの流
出方向に対向して、キャピラリプレート１７２から第１
キャピラリ流路１２２の径Ｄの５倍以内の距離に壁１７
４を突出させ、ジェット噴流が壁１７４に衝突するよう
にする。
【００７８】このように壁１７０，１７４を形成するこ
とにより、ジェット噴流の発生を防止して、騒音の発生
を防止することができる。以上本発明はこの様な実施例
に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００７９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の冷房装置用
蒸発器は、被冷却流路と冷却流路との冷媒の間で熱交換
が行われ、液状の冷媒が蒸発部に送られるので、各冷媒
流路にこの液状の冷媒がほぼ均等に分配される。よっ
て、蒸発部での空気との間の熱交換の際に、冷却される
空気に冷却むらが生じるのを防止する。また、冬期にお
ける場合等のように、供給される冷媒の量が少ない状態
であっても、バイパス流路を通って液状の冷媒が流入流
路に供給され、各冷媒流路に分配されるので、冷房性能
の低下を招くことがないという効果を奏する。
【００８０】更に、バイパス流路に開閉弁を介装した場
合には、負荷が大きくなったときには、バイパス流路を
遮断して、被冷却流路に冷媒が流れるようにして冷房性
能を向上させることができる。気液分離器を設けた場合
には、被冷却流路にガス状の冷媒が多く流れ、熱交換部
で液化された後に蒸発部に供給されるので、蒸発部には
より乾き度の小さい冷媒が供給され、冷媒流路に一層均
一に分配される。
【００８１】バイパス流路が、ジェット噴流の発生を防
止するように接続されると、あるいは、第１絞りからの
ジェット噴流が衝突する壁を形成すると、騒音の発生を
防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例としての冷房装置用蒸発器
を適用した冷凍サイクルの概略構成図である。
【図２】 本実施例の膨張弁の概略構成図である。
【図３】 本実施例の蒸発器の概略構成を示す斜視図で
ある。
【図４】 本実施例の蒸発器の側面図である。
【図５】 図４のＡＡ拡大断面図である。
【図６】 本実施例の第２プレートの拡大正面図であ
る。
【図７】 図５のＢＢ拡大断面図である。
【図８】 図５のＣＣ拡大断面図である。
【図９】 図５のＤＤ拡大断面図である。
【図１０】 本実施例の夏期における第１絞り及び第２
絞りの冷媒の流量を示すグラフである。
【図１１】 本実施例の冬期における第１絞り及び第２
絞りの冷媒の流量を示すグラフである。
【図１２】 本実施例の夏期におけるモリエル線図を示
すグラフである。
【図１３】 本実施例の冬期における冷媒の量が少ない
状態を示す冷房装置用蒸発器を適用した冷凍サイクルの
概略構成図である。
【図１４】 本実施例の冬期におけるモリエル線図を示
すグラフである。
【図１５】 冬期における冷媒の量が少ない状態を示す
第２実施例の冷房装置用蒸発器を適用した冷凍サイクル
の概略構成図である。
【図１６】 第３実施例の蒸発器の一部分解斜視図であ
る。
【図１７】 第３実施例の第１プレートの拡大正面図で
ある。
【図１８】 第３実施例のキャピラリプレートの拡大正
面図である。
【図１９】 第３実施例のコアプレートの拡大正面図で
ある。
【図２０】 第４実施例の開閉弁の拡大断面図である。
【図２１】 第４実施例の開閉弁の開弁状態の説明図で
ある。
【図２２】 第４実施例の開閉弁の閉弁状態の説明図で
ある。
【図２３】 第４実施例の開閉弁の弁開度と圧力との関
係を示すグラフである。
【図２４】 第４実施例の開閉弁の取付状態を示す概略
斜視図である。
【図２５】 第５実施例の冷房装置用蒸発器を適用した
冷凍サイクルの概略構成図である。
【図２６】 第５実施例のモリエル線図を示すグラフで
ある。
【図２７】 第６実施例の冷房装置用蒸発器を適用した
冷凍サイクルの概略構成図である。
【図２８】 第６実施例のオリフィスプレートの拡大正
面図である。
【図２９】 第６実施例の第１絞りと第２絞りの関係を
示す説明図である。
【図３０】 第６実施例のキャピラリプレートの拡大正
面図である。
【図３１】 第６実施例の第１キャピラリ流路と第２キ
ャピラリ流路の関係を示す説明図である。
【図３２】 第６実施例のキャピラリ流路を用いた冷房
装置用蒸発器を適用した冷凍サイクルの概略構成図であ
る。
【図３３】 第６実施例の第１キャピラリ流路の途中に
第２キャピラリ流路を合流させたときの関係を示す説明
図である。
【図３４】 第７実施例の第１絞りにオリフィスを用い
た場合の要部拡大断面図である。
【図３５】 第７実施例のキャピラリプレートの拡大正
面図である。
【図３６】 図３５のＥＥ拡大断面図である。
【符号の説明】
１…コンプレッサ ２…凝縮器 ４…レ
シーバ ６…膨張弁 ８…感温筒 １６…
蒸発器 １８…蒸発部 ２０…熱交換部 ２２…
流入流路 ２４…流出流路 ２６…冷媒流路 ２８…
被冷却流路 ３０…第１絞り ３２…冷却流路 ３８…
バイパス流路 ４０…第２絞り １２２…第１キャピラリ流路 １２４…第２キャピラリ流路 １４０
…開閉弁 １６２…気液分離器 １７０，１７４…壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下谷 昌宏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 大原 敏夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 梶川 吉治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 山本 敏博 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 藤原 健一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 西田 伸 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 高野 義昭 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 梯 伸治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−164412（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−196321（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−185069（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 39/02 1/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 冷媒を循環させる冷凍サイクルでの減圧
    弁の下流に設けられる冷房装置用蒸発器において、 流入流路と流出流路とを複数の冷媒流路により並列に接
    続した蒸発部を備え、 また、前記減圧弁と前記流入流路とを連通する被冷却流
    路と、前記流出流路に接続され前記冷媒を出口に導く冷
    却流路との間で熱交換可能に形成された熱交換部を備
    え、 かつ、前記熱交換部の被冷却流路よりも下流側の前記冷
    媒流路に第１絞りを介装すると共に、少なくとも前記熱
    交換部と前記第１絞りとを迂回するバイパス流路に第２
    絞りを設けたことを特徴とする冷房装置用蒸発器。
  2. 【請求項２】 前記バイパス流路が前記減圧弁と前記熱
    交換部との間から分岐されたことを特徴とする請求項１
    記載の冷房装置用蒸発器。
  3. 【請求項３】 前記バイパス流路が前記減圧弁の上流か
    ら分岐されたことを特徴とする請求項１記載の冷房装置
    用蒸発器。
  4. 【請求項４】 前記バイパス流路に上流側と下流側との
    圧力差が一定値以上になったときに閉弁する開閉弁を介
    装したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項
    ３記載の冷房装置用蒸発器。
  5. 【請求項５】 気液二相の前記冷媒をそれぞれ気体と液
    体とに分離する気液分離器を前記減圧弁と前記熱交換部
    との間の前記被冷却流路に介装し、前記気液分離器によ
    り分離された前記液体の冷媒が前記バイパス流路に流入
    可能に接続されて分岐されたことを特徴とする請求項２
    又は請求項４記載の冷房装置用蒸発器。
  6. 【請求項６】 前記バイパス流路が、前記第１絞りを通
    過した前記冷媒のジェット噴流の発生を防止可能に、前
    記第１絞りの下流側で前記被冷却流路に合流されたこと
    を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４
    又は請求項５記載の冷房装置用蒸発器。
  7. 【請求項７】 前記第１絞りを通過した前記冷媒のジェ
    ット噴流が衝突する壁を形成したことを特徴とする請求
    項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５記載
    の冷房装置用蒸発器。
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